LR解析器介绍

LR解析器是一种自底向上的语法分析器，主要用于编译和解析器的实现。LR解析器由两部分组成，分别是状态机和句柄，状态机用来确定当前文本的状态，而句柄则是被转移规则所使用的符号串。LR解析器工作的流程如下：

1. 创建一个状态列表并将所有可能的状态添加到该列表中
2. 定义文法规则并将其转换为状态转移函数
3. 循环处理输入文本并使用状态转移函数来确定下一个状态
4. 使用规则来移动符号串句柄，并在遇到句柄完成的情况下生成抽象语法树

LR解析器的优点包括：

• 效率高：LR解析器可处理大型文本文件
• 自动机概念清晰：状态机算法已成为计算机科学中非常重要的概念之一
• 容易理解：LR解析器具有简单的语法和易于理解的状态转移过程

而其缺点则是可能会存在歧义的情况以及难以调试的问题。

LR解析器的类型

根据LR解析器的特性和算法，我们可以将LR解析器分为以下几种类型：

• LR(0)：只看向前一个词法单元，属于最简单的LR分析器
• LR(1)：向前看一个符号，根据向前看的字符选择动作
• LR(k)：在分析器中查找下k个符号的分析栈，使分析器更能预测在扫描到k个符号后的所需动作
• SLR：属于LR(0)的一个子集，其较少的决策需要的是总是在默认移进或规约状态
• LALR：属于LR(1)的一个子集，通过合并LR(0)状态的方式增加了决策数量，使得决策数量达到了合理的范围

如何实现LR解析器

实现LR解析器需要以下几个步骤：

1. 定义语法文法和终结符号和非终结符号
2. 构建DFA状态机并标注每个状态的产生式
3. 生成LR分析表
4. 扫描输入文本并进行规约和移进操作
5. 解析文本生成抽象语法树

文法如下：

S   -> a S b S | ε

终结符号：a, b

非终结符号：S

构建DFA状态图如下所示：

0: S' -> .S

1: S -> .aSbS
2: S -> .ε

3: S -> a.SbS
4: S -> .aSbS
5: S -> .ε

6: S -> aS.bS
7: S -> .aSbS
8: S -> .ε

9: S -> aSb.S
10: S -> aS.bS
11: S -> .aSbS

12: S -> aSbS.

生成LR分析表请参考这篇文章。

扫描输入文本并进行规约和移进操作的过程：

Stack          Symbol       Input        Action
[0]            $             ababbaba$      Shift
[0,3]          $,a,S        babbaba$        Shift
[0,3,4]        $,a,S,b,S    abbaba$         Shift
[0,3,4,7]      $,a,S,b,S,a  bbaba$         Shift
[0,3,4,7,4]    $,a,S,b,S,a,a  baba$       Shift
[0,3,4,7,4,8]  $,a,S,b,S,a,a,b,  aba$    Shift
[0,3,4,7]      $,a,S,b,S     b,S,aba$     Reduce using rule S -> aSbS
[0,3]          $,a,S         b,S,aba$     Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,5]        $,a,S         S,aba$       Shift
[0,3,5,10]     $,a,S,b,S    aba$         Shift
[0,3,5,10,7]   $,a,S,b,S,a  ba$          Shift
[0,3,5,10,7,4] $,a,S,b,S,a,a ba$          Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,5,10,7]   $,a,S,b,S    S,b,a$       Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,5]        $,a,S         S,b,a$       Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,5,6]      $,a,S         S,b,S,a$     Shift
[0,3,5,6,10]   $,a,S,b,S    b,S,a$       Shift
[0,3,5,6,10,7] $,a,S,b,S,a  S,a$         Shift
[0,3,5,6,10,7,5] $,a,S,b,S,a,ε S,a$      Shift
[0,3,5,6,10,7] $,a,S,b,S     S,a$        Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,5,6,10]   $,a,S,b,S     b,S,a$      Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,5,6]      $,a,S          S,b,S,a$   Reduce using rule S -> aSbS
[0,3]          $,a,S          b,S,a$     Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,4]        $,a,S,b,S      a$          Shift
[0,3,4,7]      $,a,S,b,S,a    $           Shift
[0,3,4,7,12]   $,a,S,b,S      $           Reduce using rule S -> aSbS
[0,3,4,7]      $,a,S          S,$         Reduce using rule S -> aSbS
[0,3]          $,a,S          $           Accept

规约和移进操作生成的抽象语法树如下：

[ROOT, [S, [S, a, [S, ε]], b, [S, a, [S, ε]], b, [S, a, [S, b, [S, ε]]], a, [S, ε], b, [S, a, [S, ε]], b, [S, ε]]]

以上就是LR解析器的介绍和实现过程。